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- 작성자이솔
- 작성일2018-06-05
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김성환·박지용 교수 연구팀이 누에고치에서 추출한 실크 단백질을 활용해 실제 피부와 비슷한 특성을 가지는 바이오 소재 기반 전자 피부를 구현하는 데 성공했다. 김성환·박지용 아주대 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)와 민경택 한국산업기술대 교수(나노광공학과)는 실제 피부처럼 역학적 변형이 가능하고 수분도 머금을 수 있는 실크 단백질 기반 전자 소자를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 나노과학기술 분야 저명 학술지인 5월24일자에 온라인 게재됐다. 논문 제목은 “생체조직과 유사한 단백질 기반 전자 피부(Protein-Based Electronic Skin Akin to Biological Tissues)”다.신체 조직에 부착할 수 있는 전자·광학 소자에 대한 연구는 최근 전세계적으로 매우 활발히 진행되고 있다. 작은 크기의 전자·광학 소자를 이용해 인간의 생체 신호를 직접 읽어 분석할 수 있기에 차세대 헬스케어 소자로 주목 받고 있는 것. 이러한 소자를 구현해내기 위해서는 실제 인간 생체 조직처럼 유연하며 늘릴 수 있는 전자 소자의 구현이 선행되어야 한다. 이에 전세계 연구자들은 유연 기판에 전극과 전자 소자를 집적, 다양한 인체 신호를 읽고 분석하는 소자들을 개발해왔다. 이러한 소자는 피부를 인공적으로 모방한 전자 소자로 ‘전자 피부’라 불리고 있다. 하지만 그동안의 전자 피부 연구는 생체 조직과의 접합력이나 적합성, 수분 투습성 등에서 한계를 보여 왔다. 기존의 전자피부가 주로 고무나 PDMS와 같이 탄성을 지닌 합성 고분자 기판을 활용해 만들어져 왔기 때문. 이러한 이유로 기존의 전자 피부는 생체 조직과의 완벽한 인터페이스를 만들기에는 어려움이 많았다. 합성 고분자 기판은 실제 인체에 부착했을 때 이질감을 느끼기 쉽고, 특수한 화학 처리 없이는 생체 조직에 잘 접합되지 않아서다. 산소·수분 투과도가 낮아 오랜 시간 인체에 부착하는 경우 땀이 차거나 염증을 일으킬 가능성도 있다. 때문에 기존 기판 소재들은 땀과 같은 체액 속 생리 활성 물질이 전자 피부의 전자 소자에 도달할 수 있게 하는 통로 역할을 하기 어렵다.아주대·한국산업기술대 연구팀은 생체 조직를 구성하는 성분 중 하나인 단백질, 그 중에서도 자연에서 구할 수 있는 실크 단백질에 주목했다. 실크 단백질은 누에고치에서 추출할 수 있으며 높은 인장력과 탄성을 지니고 있다. 연구팀은 실크 단백질의 물성을 더욱 개선하기 위해 칼슘 이온과 글리세롤을 도입하여 투명하고 늘릴 수 있는 수화젤 필름을 구현했다. 이렇게 구현된 투명 실크 필름은 피부와의 접합력이 매우 높았다. 또 실제 피부에 부착한 상태에서 피부의 역학적 변형에 따라 동일하게 변형되었다. 더불어 실제 생체 조직과 같이 많은 수분을 머금을 수도, 확산을 통해 수분이 투과될 수도 있음이 확인됐다.연구팀은 이에 더해 나노와이어 전극을 집적하여 전류가 흐를 수 있는 전자 회로를 구현하였고, 이 회로는 역학적 변형이나 수분 침투에도 안정적으로 구동했다. 연구팀이 개발한 전자 회로에는 LED나 RF안테나 같은 다양한 전자 소자의 집적이 가능하다.김성환 교수는 “이번에 개발한 실크 기판에서 도파민 수용액의 도파민과 물이 기판을 투과, 전극에 반응하는 것을 확인했다”며 “센서의 개념을 성공적으로 구현해 낸 것으로, 실제 인체의 피부에서 외부 자극이 피부층을 통해 내부의 신경에 전달되는 것과 같은 원리”라고 전했다. 도파민은 뇌신경 세포의 흥분 전달 작용을 하는 신경전달 물질이다. 이번에 개발된 소재 기술은 앞으로 다양한 헬스케어 소자에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.김 교수는 “전자 피부 연구가 유연 전자 소자 집적에 있어 많은 진전을 이뤄왔지만 생체 적합성, 그리고 생체 조직과의 인터페이스 문제는 상대적으로 간과되어 왔다”며 “이번 연구로 생체 구성 성분인 단백질을 통해 전자 피부 구현이 가능하다는 점, 그리고 이를 활용해 생체 조직과 전자 소자 사이의 물성 차를 극복해낼 수 있다는 점을 보여줬다는 데 의의가 있다”고 설명했다. *사진1 - 왼쪽부터 김성환 교수, 박지용 교수, 민경택 교수*사진2 - 단백질 기반의 전자 피부. 투명하고 잘 늘어나 피부의 변형에 따라 함께 움직이며, 접합력도 뛰어나다.
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- 작성자이솔
- 작성일2018-06-05
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- 작성자이솔
- 작성일2018-05-31
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- 작성자이솔
- 작성일2018-05-30
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- 작성일2018-05-29
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박영준 약학과 교수가 대한인터넷신문협회가 수여하는 ‘제4회 2018 INAK 사회공헌대상’ 과학 부문 수상자로 선정됐다. 올해로 4회째를 맞은 '2018 INAK 사회공헌대상'은 국가발전부문, 경제부문, 교육부문, 국회의정부문, 과학부문, 법률부문, 보건의료부문, 프레스클럽부문, 문화예술체육부문, 한류문화부문 등 총 10개 부문에서 시상하고 있다. 대한인터넷신문협회는 박영준 교수가 다양한 의약품 제형 개발과 함께 대한민국 약물 연구개발 업적에 공헌한 바가 크다고 선정 이유를 밝혔다. 박 교수는 서울대 약학대학에서 박사학위를 취득한 후 유한양행, 삼일제약, CJ제일제당 연구소장을 거쳐 지난 2014년부터 우리 학교 교수로 재임하고 있다. 박 교수는 난용성 약물 가용화, 서방성 정제, 복합 제형화, 암 표적 지향 나노입자 기술 등에 대해 연구하고 있으며 해외와 국내 특허 등록만 66건에 달한다. 박영준 교수는 지난 2009년 한국약제학회 제제기술상, 2011년 대한약학회 약학기술인상을 수상한 바 있다.'2018 INAK 사회공헌대상' 시상식은 오는 6월5일 오후 2시 국회 의원회관 제1소회의실에서 개최된다.
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- 작성자이솔
- 작성일2018-05-28
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권오필 교수 공동 연구팀이 물질 내에서의 빛의 속도와 특성을 제어할 수 있는 새로운 타입의 비선형 광학 결정 소재를 개발하는 데 성공했다. 이에 빛의 성질을 조절해 활용해야 하는 초고속 광통신과 레이저, 테라헤르츠 발생기 등에 널리 활용될 수 있을 전망이다. 우리 학교 권오필 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과, 사진 오른쪽)와 이상민 한국과학기술원(KAIST) 교수(물리학과, 사진 왼쪽)는 다양한 광변환 소자에 적용할 수 있는 유기 비선형광학 결정 소재 개발에 성공했다. 이번 연구 성과는 소재 분야 저명 학술지인 5월22일자 표지 논문으로 선정됐다. 논문 제목은 “고효율 비선형광학 특성과 테라헤르츠 발생 효율을 나타내는 수소결합 양이온-음이온 조립 기반의 단결정(Single Crystals Based on Hydrogen‐Bonding Mediated Cation–Anion Assembly with Extremely Large Optical Nonlinearity and Their Application for Intense THz Wave Generation)” 이다.유기 비선형광학 결정은 물질 내의 빛의 파장이나 굴절율과 같은 빛의 성질을 조절할 수 있는 광변환 소재로 최근 높은 관심을 받고 있다. 비선형광학 결정 소재를 이용하면 높은 구동안정성을 기반으로 초고속 광통신 소자, 레이저, 테라헤르츠 발생기 등에 쓰이는 고효율 광변환 소자를 구현할 수 있다. 광변환 소자는 전기적 신호를 빛의 신호로 바꾸어 전기적 정보를 광통신 케이블을 통해 송수신할 수 있으며, 빛의 파장을 바꾸거나 선택적으로 추출하여 다양한 광원으로 사용할 수 있다. 그동안 고효율의 광변환 소자를 개발하기 위해 다양한 종류의 무기 결정이 활용되어 왔지만, 낮은 비선형광학 특성으로 효율이 떨어져 상업화에 어려움이 있었다. 또한 고분자 기반의 비선형광학 소재는 높은 비선형광학 특성을 나타냈지만, 장시간 사용 시 비선형광학 특성이 없어지는 문제점이 발생하여 구동 안정성에 한계를 보여 왔다. 기존에 개발된 유기 비선형광학 결정들의 경우, 다양한 광변환 소자에 적용하기에는 어려움이 많았다. 대부분의 고효율 비선형광학 결정이 주로 양이온-음이온 병렬 구조로 배향되어 있었기 때문. 다른 화학구조로 이루어진 여러 유기결정이 만일 유사한 배열구조를 가지게 되면, 다른 물질임에도 불구하고 유사한 광학 특성 및 물질 특성이 나타난다. 따라서 양이온-음이온 병렬 구조를 가지는 광학 소재만으로는 각기 다른 광변환 소자들에서 요구되는 다양한 광학 특성 및 물질 특성을 충족할 수 없었다. 이에 연구팀은 양이온과 음이온 사이가 수소 결합으로 연결된 직렬 구조를 도입하면 높은 비선형 광학 특성에서 기인하는 높은 광변환 특성을 나타낼 수 있을 것이라는 점에 주목했다. 실제로 양이온-음이온 직렬 구조 기반의 새로운 유기 비선형광학 결정은 지금까지 보고된 대부분의 양이온-음이온 병렬구조 기반 유기 결정보다 높은 비선형 광학 특성을 나타냈다. 테라헤르츠 발생에 실제 적용했을 때 효율이 높아, 약한 빛으로도 센 강원을 만들 수 있었던 것. 연구팀은 “기존의 유기 비선형광학 결정은 주로 양이온-음이온 병렬구조를 기반으로 하고 있어 다양한 광변환 소자로의 적용에 어려움이 있었다”며 “이번에 개발된 양이온-음이온 직렬구조 기반의 새로운 유기 비선형광학 결정은 기존 결정과는 다른 광학적 특성을 지니고 있어 여러 광변환 소자에 활용될 수 있다”고 설명했다.
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- 작성자이솔
- 작성일2018-05-25
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- 작성일2018-05-25
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- 작성일2018-05-23
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